Principe du CDMA CDMA optique : O-CDMA Etat de l’art Etudes menées par GESTE Résultats marquants

1. Simulation de réseaux d’accès optiques utilisant la technique C.D.M.A. : Ingénierie signal et composant Anne JULIEN-VERGONJANNE anne@ensil.unilim.fr Christelle AUPETIT-BERTHELEMOT berthele@ensil.unilim.fr SAAD NAUFAL saad@ensil.unilim.fr Younes ZOUINE zouine@ensil.unilim.fr Claire GOURSAUD goursaud@ensil.unilim.fr Jean-Pierre CANCES, Jean-Michel DUMAS

2. Principe du CDMA • CDMA optique : O-CDMA • Etat de l’art • Etudes menées par GESTE • Résultats marquants • Production scientifique • Perspectives

3. Principe du CDMA Technique d’accès multiples permettant à plusieurs utilisateurs de partager le même canal de transmission • Chaque utilisateur est identifié par une séquence signature unique (code) servant à identifier le récepteur destinataire  Flexibilité, sécurité … • Le code est appliqué à chaque bit de donnée à transmettre  Etalement de spectre • Superposition des signaux des utilisateurs actifs  Interférence d’Accès Multiple (I.A.M.)

4. CDMA optique : O-CDMA Utilisateur #1 CONVERSION ELECTRONIQUE OPTIQUE CODEUR O-CDMA #1 COUPLEUR FIBRE CONVERSION ELECTRONIQUE OPTIQUE Utilisateur #k CODEUR O-CDMA #k N utilisateurs

5. CDMA optique : O-CDMA Tb  r(t)c1(t)dt 0 DETECTEUR OPTIQUE Destinataire #1 kTb I.A.M. DETECTEUR OPTIQUE CORRELATEUR O-CDMA #N Destinataire #N

6. Etat de l’art Augmente l’Interférence d’Accès Multiple (IAM) Le nombre d’utilisateurs N Plusieurs voies pour améliorer le TEB et N : • Codage CDMA : • Famille de Codes : • Unipolaires : Optical Orthogonal Code O.O.C., Prime Code (PC) et Modified Prime Code (MPC) …. • Bipolaires ou 2 Dimensions (temps, fréquence) • Propriétés des codes : Corrélation, longueur, cardinalité, efficacité…

7. Etat de l’art • Modulation – Codage correcteur d’erreur : O.O.K.(On- Off Keying) ou PPM (Pulse position Modulation) Turbo-codes, codes convolutifs, en treillis… • Structures récepteurs : • Mono-utilisateur : Corrélateur avec ou sans « hard-limiter », double « hard-limiter », annuleur d’interférence,… • Multi-utilisateurs: Cohérent, non-cohérent

8. Etat de l’art • Techniques d’étalement CDMA : • A séquence directe : DS-CDMA Modulation directe de la porteuse par le code • A saut de fréquence : FH-CDMA  WH-CDMA Le signal transmis = Porteuse dont la longueur d’onde change au cours du temps • CDMA + WDMA ( accès multiple en longueur d’onde) Chaque code signature est ré-utilisée à différentes  • Formes hybrides

9. Etudes menées à GESTE depuis janvier 2002 : 2 Maîtres de Conférences 3 doctorants Objectif principal : Simulation de réseaux d’accès optiques haut débit CDMA, tenant compte : • Des paramètres optiques, optoélectroniques des composants • Des paramètres des fonctions de traitement du signal Collaborations : Action Spécifique COMOPT, ENST, FT R&D

10. Client 1 Code1 Tb  r(t)c1(t)dt 0 Récepteur 1 Canal Optique kTb Code1 Client N Code N Etudes menées à GESTE Chaîne de référence: DS – CDMA synchrone Modulation O.O.K. Codage O.O.C. (Optical Orthogonal Code)

11. DATA « zero » DATA « one » Tb Tc Etudes menées à GESTE Chaque donnée de durée Tb est « découpée » en sous-intervalles de durées Tc (« chips ») tel que Tc = Tb/L • Un utilisateur est identifié par son code OOC (L,W) L : Longueur du codeW : Poids du code (chips à 1) Séquence unipolaire  Pas d’orthogonalité stricte IAM

12. Etudes menées à GESTE Les propriétés des codes OOC limitent le nombre d’utilisateurs N : N si L et W pour une valeur d’auto- et d’inter- corrélation l donnée • Exemples de codes ( L,W, l ): • (32, 4, 1) => Nmax=2 • (64, 4, 1) => Nmax=5 • (32, 5, 1) => Nmax=1 • (32, 4, 2) => Nmax=38 • (64, 4, 2) => Nmax=162

13. Etudes menées à GESTE • Mise en œuvre d’outils de simulation système (COMSIS) • Génération des codes OOC • Méthodes de calcul des performances ( Monte-Carlo; Queue de Distribution) • Validation système de la chaîne de référence (comparaison aux bornes théoriques*) • Validation de la réalisation pratique d’un système O-CDMA • Prise en compte des limitations dues aux performances des composants optiques et optoélectroniques • Etudes des méthodes de réduction de l’I.A.M. • Récepteur dé-corrélateur avec et sans « hard-limiter » • Influence du seuil de détection • Annulation parallèle de l’I.A.M. • Annulation série de l’I.A.M. * Salehi J.A. « Code Division Multiple-Access Techniques in optical fiber networks part I - II » IEEE Trans on Communications vol37 n°8 august 1989

14. User 1 C1(t) S kT C1(t) User 5 Récepteur conventionnel C5(t) Résultats marquants Système DS-OCDMA de référence: code OOC (64,4,1) ; N = 5 utilisateurs actifs

15. Résultats marquants S1=1, S2=2, S3=3, S4=4

16. Résultats marquants Comsis  prise en compte des composants optiques et du traitement du signal  faisabilité des systèmes O-CDMA Modulation directe Modulation externe

17. Résultats marquants

18. r(t) kT Ck(t) kth utilisateur interférant Ck(t) S Récepteur conventionnel Utilisateur désiré Résultats marquants Annulation série de l’IAM due à 1 utilisateur :

19. Résultats marquants Résultats de simulation (en C) pour le Récepteur à annulation Série (SIC)

20. Récepteur conventionnel Interférant 1 Récepteur conventionnel Interférant (N-1) Récepteur conventionnel Utilisateur désiré r(t) C2(t) C(N-1)(t) Résultats marquants Annulation parallèle de l’IAM:

21. Résultats marquants Comparaison des résultats théoriques du récepteur à annulation parallèle (PIC) et de la simulation (en C) code (64,4,1) avec N=5 utilisateurs

22. Production scientifique • Conférences Nationales • «Interférence d’accès multiple dans les systèmes optiques CDMA», Saad Naufal, Julien-Vergonjanne A., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Sept 2002. • «Méthodes d’analyse des performances des systèmes CDMA optiques»,  Saad Naufal, Zouine Y., Julien-Vergonjanne A., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Nov 2003. • « Analyse des performances de plusieurs structures d’émetteur pour un système CDMA optique à l’aide d’un simulateur système  » Saad Naufal, Zouine Y., Julien-Vergonjanne A., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., JNOG, Nov 2003. • Conférences Internationales • «System simulation of optical code division multiple access (O-CDMA) links», Saad Naufal, Julien-Vergonjanne A., Zouine Y., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., CSS-IASTED, Cancun, May 2003. • «The influence of the optical successive interference cancellation in the optical CDMA network», Zouine Y., Saad Naufal, Julien-Vergonjanne A., Aupetit-Berthelemot C., Cances J.P., Dumas J.M., acceptée au XV ème International Symposium on Service and Local Access, (ISSLS), Edinburgh, March 2004.

23. Perspectives • Optimisation et comparaison des récepteurs à annulation série et parallèle d’interférence • validation système et mise en œuvre réaliste d’un réseau O-CDMA : choix et définition des composants optiques, prise en compte des limitations dues aux composants …. • Comparaison architectures mixte ou tout-optique • Etude de codes d’étalement compatibles avec une implantation hardware des algorithmes de traitement du signal • Problème de la synchronisation dans les réseaux O-CDMA